【摘 要】笔者根据多年来物理实验教学的经验,针对地方院校基础物理实验教学中存在的问题,提出了现实可行的改革途径,从而调动学生的自主学习意识,培养其创新意识,提高实验教学质量。

【关键词】基础物理实验 仿真 设计性实验

基金项目:陕西省教育厅项目(09JK806);咸阳师范学院教育教学改革项目(201402011); 咸阳师范学院专项科研项目(12XSYK018, 11XSYK308)。

引 言

对于理科和工科的大学生而言,基础物理实验课是一门必修的基础实践课,是学生进入大学后在实验思想、方法、技能诸方面接受较为系统、严格训练的开始,是学生自主学习、培养创新意识、为后续课程及科学研究打好基础的第一步[1,2]。因此,基础物理实验在培养学生能力方面起到了其他课程不可替代的作用。深化地方院校基础物理实验教学的改革,有利于提高学生自主学习意识、动手操作能力,从而实现新形势下基础物理实验教学的培养目标。

目前基础物理实验教学中存在的问题

1.传统的授课方式存在弊端

传统的普通物理实验课堂教学可以归纳为两类模式[3]:一类是“包办”模式,即教师详细讲解实验目的、原理、内容及注意事项,甚至操作示范实验过程,占用大量实验时间。在剩余有限的时间里,学生为了完成实验任务,多数选择遵循教师讲的内容按部就班地去操作、记录数据,照抄教材中的实验原理,最终完成实验报告。这一方法导致学生对实验兴趣仅仅停留在完成实验测量的层面,因此收获并不大。另一类是“放羊”的模式,这一模式中,对于简单的实验学生尚可摸索,但是对于复杂的实验就会无从下手。这两种常见的教学模式都难以实现培养高素质应用型人才的战略目标。

2.课程内容体系存在局限性

基础物理实验内容几乎都是按照力、热、电、光、近代物理实验的顺序进行,很少体现实验的难易程度,也很少涉及设计性实验。目前实验教学的目的正逐步从验证走向研究,由训练学生的基本操作能力发展为训练学生的思维能力和创新能力,如果实验内容仅仅停留在验证性实验上,就很难实现实验教学的目的。

3.课程的成绩考核存在局限性

实验课程考核机制有利于检验实验教学效果。目前主要有两种考核方式[4]:

第一,利用平时成绩考核。对于基础物理实验课程非独立设课的专业而言,实验课程不单独进行考试,实验成绩通过平时成绩评定。而平时成绩则往往根据学生的实验报告来给出。这种评定方法导致学生不重视实验课程,甚至于出现抄袭实验数据、实验报告的现象。

第二,综合评定方法考核。对于独立设课的专业来讲,实验成绩取决于平时成绩与期末考试成绩两部分。这一考核办法明显比前一种更具有科学性,但依然不能很好地反映出学生的实验预习、操作过程及实验完成等情况。

基础物理实验教学改革的思路

1.构建新的实验课程体系

通过多年的实验教学发现,验证性实验往往难以调动学生的学习积极性,因此构建新的实验课程体系势在必行。适当压缩验证性实验的数量,增加综合性、设计性、演示性等不同层次的实验项目是一个可行的方法。同时在条件允许的情况下可以增开开放性实验项目和实训周,为乐于探索的学生提供实验设备和场地。

2.引入“问题主线”教学模式,调动学生的学习主动性

所谓“问题主线”模式就是以“问题”贯穿整个教学环节,多被用于理论课程的教学中。笔者尝试将这一模式应用于实验教学中,通过提问题的方式引导学生完成整个实验,培养他们自主学习的能力和学习的兴趣。这一模式尤其适用于原理简单、内容相对枯燥、学生又具有一定基础的实验项目,比如单摆测重力加速度实验,学生在动手动脑解决问题的同时激发了学习兴趣。该教学模式的关键是问题的提出与引导,问题的过难或者过易都不利于这一模式的开展。笔者在单摆测重力加速度、液体表面张力系数的测定以及磁场的描绘等实验中均尝试过使用这一教学模式,教学效果良好。

3.引入先进的数据处理方法

传统的实验数据处理方法不能紧跟时代发展的步伐,比如用图解法处理数据,虽有许多优点,但是很多学生并没有按照严格的作图规范进行制图,甚至于连直尺都不曾用到,导致实验结果误差很大。相比于图解法,最小二乘法处理数据更科学,但由于这一方法过于复杂,在基础物理实验的数据处理中常常不被采用。随着科技的发展,大量的数据处理软件被开发,如Excel、Origin、Matlab等,这些软件能够很好地处理基础物理实验数据,并可以拟合曲线、给出不确定度(误差棒)等,提高了实验测量精度的同时,降低了原始数据处理的难度。

4.建立科学的考核方式

对于独立设课的实验课程,就要涉及课程的考核方式。要使考核具有全面性,就应在每个教学环节上考评,而且必须具有一定的可行性。对于基础物理实验课程成绩评定方式可以分为五个环节,即课前预习、实验操作、原始数据记录、实验报告、期末考试。每个环节都给出定量的成绩评定比例作为实验课程的成绩,前四个环节均在教学过程中完成,虽然这样的考核方式在一定程度上增加了教师的工作量,但是却能够更加全面地反映学生的实验水平。笔者建议实验课程的成绩可以由实验报告占30%和期末考试占70%的评定方式细化为课前预习占10%,实验操作占20%,原始实验数据记录占10%,实验报告占20%,期末考试成绩为40%。这一评定方式也可以作为非独立设课的实验课程的参考。

参考文献:

[1]吴俊林.基础物理实验[M].北京:科学出版社,2010,8.

[2]杨述武,赵立竹,沈国土.普通物理实验[M].北京:高等教育出版社,2007,12.

[3]华雪侠,向宁静,李耀宗,王翔.“问题主线”教学模式在大学物理实验中的实践研究[J].陕西教育(高教),2013,6.

[4]陈晓莉,陈洪,刘存业.基础物理实验课程成绩评定方式的改革与实践[J].西南师范大学学报(自然科学版),2006,10.